(57)【要約】  本発明は、広帯域の特性またはダイバーシティ特性を持ったアンテナ装置を提供することができるアンテナ装置および通信装置に関する。第１のアンテナ素子１１と、第２のアンテナ素子１２と、両アンテナ素子１１，１２がそれぞれ別の伝送線路１５，１６を介して接続される分配回路１３とを有する。そして、第１のアンテナ素子１１と分配回路１３を接続する伝送線路１５と、第２のアンテナ素子１２と分配回路１３を接続する伝送線路１６との長さを変えて一方の伝送線路で遅延処理を行う。この遅延調整を行うことにより、第１及び第２のアンテナ素子１１，１２の入力インピーダンス及び／又は位相を調整して、第１及び第２のアンテナ素子単独でのアンテナ特性よりも広帯域な特性となるようにした。
2011083712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のアンテナ素子と、
第２のアンテナ素子と、
前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子とがそれぞれ別の伝送線路を介して接続される分岐回路とを有し、
前記第１のアンテナ素子と前記分岐回路を接続する伝送線路と、前記第２のアンテナ素子と前記分岐回路を接続する伝送線路との長さを変えて一方の伝送線路で遅延処理を行うことで、前記第１及び第２のアンテナ素子の入力インピーダンス及び／又は位相を調整して、前記第１及び第２のアンテナ素子単独でのアンテナ特性よりも広帯域な特性となるようにした
アンテナ装置。
【請求項２】
前記第１のアンテナ素子の電流分布における絶対値が最大になる箇所と、前記第２のアンテナ素子の電流分布における絶対値が最大になる箇所との間の距離をアンテナ間距離とし、前記２つの伝送線路の長さの違いにより生じる遅延線の長さを遅延線距離としたとき、
前記アンテナ間距離と前記遅延線距離の差の絶対値は、アンテナ装置で送信又は受信を行う周波数の波長の０以上の整数倍と等しくし、
前記アンテナ間距離と前記遅延線距離を加算した値は、アンテナ装置で送信又は受信を行うほぼ中心周波数の波長の１以上の整数倍と等しくした
請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記分岐回路として、前記それぞれのアンテナ素子が接続される２つのポートの入力インピーダンス及び／又は位相を所定状態に設定したハイブリッド回路として構成した
請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記分岐回路として、通信回路に接続されるポートとして２つのポートを備えたハイブリッド回路として構成し、
前記通信回路に接続される２つのポートに得られる受信信号として、ダイバーシティ特性を有する
請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記分岐回路として、前記それぞれのアンテナ素子が接続される２つのポートの入力インピーダンス及び／又は位相を所定状態に設定すると共に、通信回路に接続されるポートとして２つのポートを備えたハイブリッド回路として構成し、
前記通信回路に接続される２つのポートに得られる受信信号として、ダイバーシティ特性を有する
請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記ハイブリッド回路は、第１の周波数に対して約９０°の位相差を与える
請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記ハイブリッド回路は、第１の周波数に対して約１８０°の位相差を与える
請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記ハイブリッド回路は、第１の周波数に対して約９０°の位相差を与えると共に、第２の周波数に対しても約９０°の位相差を与える
請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記ハイブリッド回路は、第１の周波数に対して約１８０°の位相差を与えると共に、第２の周波数に対しても約１８０°の位相差を与える
請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記第１及び第２のアンテナ素子のインピーダンスが同じ周波数特性を有する
請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
前記第１及び第２のアンテナ素子のインピーダンスが異なる周波数特性を有する
請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
アンテナ装置を有する通信装置であって、
前記アンテナ装置として、
第１のアンテナ素子と、
第２のアンテナ素子と、
前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子とがそれぞれ別の伝送線路を介して接続される分岐回路とを有し、
前記第１のアンテナ素子と前記分岐回路を接続する伝送線路と、前記第２のアンテナ素子と前記分岐回路を接続する伝送線路との長さを変えて一方の伝送線路で遅延処理を行うことで、前記第１及び第２のアンテナ素子の入力インピーダンス及び／又は位相を調整して、前記第１及び第２のアンテナ素子単独でのアンテナ特性よりも広帯域な特性となるようにした
通信装置。
【請求項１３】
前記第１のアンテナ素子の電流分布における絶対値が最大になる箇所と、前記第２のアンテナ素子の電流分布における絶対値が最大になる箇所との間の距離をアンテナ間距離とし、前記２つの伝送線路の長さの違いにより生じる遅延線の長さを遅延線距離としたとき、
前記アンテナ間距離と前記遅延線距離の差の絶対値は、アンテナ装置で送信又は受信を行う周波数の波長の０以上の整数倍と等しくし、
前記アンテナ間距離と前記遅延線距離を加算した値は、アンテナ装置で送信又は受信を行うほぼ中心周波数の波長の１以上の整数倍と等しくした
請求項１２記載の通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば無線ＬＡＮシステム用の通信装置などの比較的高い周波数帯域を無線通信に利用する通信装置用に適用して好適なアンテナ装置、及びそのアンテナ装置を備えた通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、数百ＭＨｚから数ＧＨｚの比較的高い周波数帯域を無線伝送に使用する無線伝送システムが各種普及している。例えば、無線ＬＡＮシステムとして、２ＧＨｚ帯や５ＧＨｚ帯などを使ったものが開発されている。このような帯域を使った無線通信装置が備えるアンテナ装置として、各種方式のものが開発され、実用化されている。
特許文献１には、この種の通信装置用のアンテナの一例についての記載がある。特許文献１に記載のものは、複数のアンテナ素子を配置して、いわゆるダイバーシティ効果を持たせるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００９−５１４２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、無線伝送システムで無線伝送に使用する帯域として、比較的広い帯域を使用するものが増えており、数百ＭＨｚから数ＧＨｚなどの比較的高い周波数帯域用のアンテナとして、広帯域のものが望まれている。【０００５】
また、ダイバーシティ効果を持ったアンテナについても、簡単かつ小型な構成で、より良好なダイバーシティ特性を持ったアンテナが望まれている。【０００６】
本発明は、広帯域の特性を持ったアンテナ装置を提供することを目的とする。
また本発明は、良好なダイバーシティ特性を持ったアンテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、第１のアンテナ素子と、第２のアンテナ素子と、第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子とがそれぞれ別の伝送線路を介して接続される分岐回路とを有したアンテナ装置である。
そして、第１のアンテナ素子と分岐回路を接続する伝送線路と、第２のアンテナ素子と前記分岐回路を接続する伝送線路との長さを変えて一方の伝送線路で遅延処理を行う。【０００８】
この遅延調整を行うことにより、第１及び第２のアンテナ素子の入力インピーダンス及び／又は位相を調整して、第１及び第２のアンテナ素子単独でのアンテナ特性よりも広帯域な特性となるようにした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、２つのアンテナ素子を備えたアンテナ装置として、１つのアンテナ素子単独でのアンテナ特性よりも広帯域な特性となり、比較的簡単な構成で広帯域特性を持った良好なアンテナ装置が得られる。また、そのアンテナ装置を備えた通信装置の無線通信特性を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施の形態のアンテナ装置の例を示す構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態のアンテナ装置の配置例を示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態のアンテナ装置の別の配置例を示す説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態のアンテナ装置の周波数特性の一例を示す特性図である。
【図５】図３の例のアンテナ装置の具体的な配置例を示す構成図である。
【図６】図５の例のアンテナ装置の配置状態を示す説明図である。
【図７】図３の例のアンテナ装置の別の具体的な配置例を示す斜視図である。
【図８】図７の要部を拡大して示す斜視図である。
【図９】図７の例の特性図である。
【図１０】図７の例の特性図である。
【図１１】図７の例の特性図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態のアンテナ装置の例を示す構成図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態のハイブリッド回路の例を示す構成図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態のアンテナ装置の周波数特性の一例を示す特性図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態のアンテナ装置の指向性特性の一例を示す特性図である。
【図１６】本発明の第２の実施の形態のアンテナ装置の指向性特性の一例を示す特性図である。
【図１７】本発明の第３の実施の形態のアンテナ装置の例を示す構成図である。
【図１８】本発明の第３の実施の形態のハイブリッド回路の例を示す構成図である。
【図１９】本発明の第３の実施の形態のアンテナ装置の周波数特性の一例を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の順序で本発明の実施の形態を説明する。
１．第１の実施の形態
１．１  アンテナ装置の構成（図１）
１．２  アンテナ素子の配置例（例１：図２）
１．３  アンテナ素子の配置例（例２：図３）
１．４  特性例（図４）
１．５  例２のアンテナの配置例（図５，図６）
１．６  例２のアンテナの別の配置例（図７，図８）
１．７  図７の構成の特性例（図９，図１０，図１１）
２．第２の実施の形態
２．１  アンテナ装置の構成（図１２，図１３）
２．２  特性例（図１４，図１５，図１６）
３．第３の実施の形態
３．１  アンテナ装置の構成（図１７，図１８）
３．２  特性例（図１９）
４．変形例
【００１２】
［１．第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態の例を、図１〜図４を参照して説明する。
【００１３】
［１．１  アンテナ装置の構成］
図１は、本実施の形態のアンテナ装置を備えた通信装置の構成例を示した図である。
図１に示したアンテナ装置の構成の概要を説明すると、第１アンテナ素子１１と、第２アンテナ素子１２と、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１２とがそれぞれ別の伝送線路１５，１６を介して接続される分配回路１３とを有する。そして、第１アンテナ素子１１と分配回路１３を接続する伝送線路１５と、第２アンテナ素子１２と分配回路１３を接続する伝送線路１６との長さを変えて一方の伝送線路で遅延処理を行うようにした。このような遅延処理を行うことで、第１及び第２アンテナ素子１１，１２の入力インピーダンス及び／又は位相を調整して、第１及び第２アンテナ素子１１，１２単独でのアンテナ特性よりも広帯域な特性となるようにした。
【００１４】
次に、図１に示したアンテナ装置の具体的構成について説明する。
通信装置１０は、例えば数百ＭＨｚから数ＧＨｚの周波数帯域で無線通信を行う無線通信装置であり、その通信装置１０に取り付けられたアンテナ装置として、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１２とを備える。
本実施の形態の場合には、それぞれのアンテナ素子１１，１２は、いわゆる逆Ｆ型モノポールアンテナとして構成してあり、それぞれのアンテナ素子１１，１２は同じ長さの素子としてある。２つのアンテナ素子１１，１２の配置例の詳細については後述するが、ここでは棒状の２つのアンテナ素子１１，１２が所定の間隔をあけて、ほぼ直線状に並ぶように配置してある。なお、図１の例では、２つのアンテナ素子１１，１２は直線状に配置してあるが、２つのアンテナ素子１１，１２を、ある程度の角度を持って配置させてもよい。
【００１５】
第１アンテナ素子１１は、第１アンテナ素子１１の給電点１１ａを、伝送線路１５を介して分配回路（分岐回路）１３に接続してあり、第２アンテナ素子１２は、アンテナ素子１２の給電点１２ａを、伝送線路１６を介して分配回路１３に接続してある。分配回路１３は、２つの伝送線路１５，１６を内部で接続して、２つのアンテナ素子１１，１２で受信して得た信号を合成して給電ポート１４に供給する。また、送信時には給電ポート１４に得られる信号を、２つのアンテナ素子１１，１２に分配（分岐）させる。
ここで、２つの伝送線路１５，１６の内で、一方の伝送線路１６については、他方の伝送線路１５よりも長さを長くして、遅延線路として機能するようにしてある。例えば、２ＧＨｚ帯の送受信用アンテナとして構成させた場合に、伝送線路１５の長さＬ１を１００ｍｍとし、遅延線路として機能する伝送線路１６の長さＬ２を１６０ｍｍとする。この長さＬ１，Ｌ２の値は一例である。
【００１６】
［１．２  アンテナ素子の配置例（例１）］
図２は、アンテナ素子１１，１２の配置例を示したものである。
図２に示すように、それぞれが逆Ｆ型モノポールアンテナとして構成されたアンテナ素子１１，１２は、接地電位部であるＧＮＤ面１７の表面に、その表面からわずかな距離を離して、直線状に並ぶように配置してある。
そして、第１アンテナ素子１１の給電点１１ａを、伝送線路１５に接続してある。給電点１１ａは、接続導体１１ｂを介してＧＮＤ面１７と接続させてある。
また、第２アンテナ素子１２の給電点１２ａを、伝送線路１６に接続してある。給電点１２ａは、接続導体１２ｂを介してＧＮＤ面１７と接続させてある。
この図２の例の場合には、第１アンテナ素子１１の給電点１１ａと、第２アンテナ素子１２の給電点１２ａとを近接させてある。
【００１７】
［１．３  アンテナ素子の配置例（例２）］
図３は、アンテナ素子１１′，１２′の別の配置例を示したものである。
この図３の例の場合にも、２つのアンテナ素子１１′，１２′は直線上に配置してある。そして、その２つのアンテナ素子１１′，１２′の配置関係を図２の例とは逆にしたものである。
即ち、図３に示すように、それぞれが逆Ｆ型モノポールアンテナとして構成されたアンテナ素子１１′，１２′は、第１アンテナ素子１１′の給電点１１ａと、第２アンテナ素子１２′の給電点１２ａとを離して配置してある。そして、第１アンテナ素子１１′の先端と第２アンテナ素子１２′の先端とを近接させてある。
この図３の例の場合にも、２つのアンテナ素子１１′，１２′は直線状に配置してあるが、２つのアンテナ素子１１′，１２′を、ある程度の角度を持って配置させてもよい。
アンテナ装置を構成する場合、図２に示す配置と、図３に示す配置のいずれを適用してもよい。また、後述する第２，第３の実施の形態でもアンテナ素子の配置は説明しないが、この図２又は図３の構成が適用可能である。
【００１８】
［１．４  特性例］
図４は、本実施の形態のアンテナ素子の周波数特性例を示したものであり、横軸が周波数で２ＧＨｚ帯を示してあり、縦軸がリターンロスを示す。
図４において、破線で示す特性Ｓ１は、第１アンテナ素子１１単独で使用したアンテナ装置の場合の周波数特性である。実線で示す特性Ｓ２は、図１に示した本実施の形態の構成のアンテナ装置の場合の周波数特性である。
この図４で例えば−１０ｄＢ以上のリターンロスが得られる周波数範囲がアンテナ装置として使用できる範囲であるとした場合、１本のアンテナ素子を単独で使用したアンテナ装置の特性Ｓ１の場合には、送受信できる帯域幅が約１４４ＭＨｚである。これに対して、図１の構成のアンテナ装置の特性Ｓ２の場合には、送受信できる帯域幅が約４８３ＭＨｚである。
従って、本実施の形態の構成のアンテナ装置によると、アンテナ特性を非常に広帯域化することができる。この広帯域化は、伝送線路１５，１６の内の一方の伝送線路１６を長くした遅延線路として構成したことによるものである。即ち、遅延線路を有することで、それぞれのアンテナ素子１１，１２の入力インピーダンス又は位相が調整され、総合的な特性Ｓ２を、１本のアンテナ素子だけの特性Ｓ１よりも広帯域化することができる。例えば上述したように、一方の伝送線路１５を１００ｍｍとし、他方の伝送線路１６を１６０ｍｍとして、長さを６０ｍｍとし、２ＧＨｚの周波数に対して約７０°の位相差を設けたことになり、その位相差の信号の合成で広帯域化が図れている。
【００１９】
［１．５  例２のアンテナの配置例］
次に、図３の例のアンテナ装置のより具体的な構成例ついて、図５及び図６を参照して説明する。
図５及び図６に示したアンテナ装置の構成の概要を説明すると、第１アンテナ素子１１と、第２アンテナ素子１２とを、距離Ｄ１だけ離して設置する。距離Ｄ１は、各アンテナ素子上の電流分布における絶対値が最大になる箇所を結ぶ距離である。第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１２とは、それぞれ別の伝送線路１５，１６を介して分配回路１３に接続する。伝送線路１５，１６の距離の差を、距離Ｄ２とする。そして、ｍを０以上の整数、ｎを１以上の整数としたとき、｜Ｄ１−Ｄ２｜＝ｍ・λ０、ならびに、Ｄ１＋Ｄ２＝ｎ・λ０の条件を満足するように構成する。
【００２０】
図５及び図６を参照して具体的な例について説明すると、図５に示した構成は、図３に示したアンテナ装置と同じである。図５では、第１アンテナ素子１１′と第２アンテナ素子１２′との距離Ｄ１の設定状態を示している。この距離Ｄ１は、第１アンテナ素子１１′の素子上の電流分布における絶対値が最大になる箇所１１ｃと、第２アンテナ素子１２′の素子上の電流分布における絶対値が最大になる箇所１２ｃとの距離である。
また、第１アンテナ素子１１′と分配回路１３を接続する伝送線路１５の長さをＬ１とし、第２アンテナ素子１２′と分配回路１３を接続する伝送線路１６の長さをＬ２としたとき、Ｌ２−Ｌ１＝Ｄ２とする。つまり、伝送線路１５と伝送線路１６の長さの差を、Ｄ２とする。この距離Ｄ２は、伝送線路で構成される遅延線の長さに相当する。
このように定義した距離Ｄ１，Ｄ２を簡易的に図６に示すと、２つのアンテナ素子１１，１２は、距離Ｄ１だけ離れて設置されると共に、伝送線路の長さがＤ２だけ異なることになる。図６では、アンテナ素子１１，１２として示してあるが、アンテナ素子１１′，１２′でも同じである。
図６に示したアンテナ装置の構成について説明すると、このようにＤ１，Ｄ２を定義したとき、以下の式となるようにＤ１，Ｄ２の値を決めて、アンテナ装置を製作するのが好ましい。
｜Ｄ１−Ｄ２｜＝ｍ・λ０
Ｄ１＋Ｄ２＝ｎ・λ０
ここで、ｍは０以上の整数であり、ｎは１以上の整数である。λ０はアンテナ装置で送信又は受信を行う中心周波数の波長である。
【００２１】
好ましい例としては、例えばｍ＝０∩ｎ＝１とする構成が考えられる。このようにすることで、第１アンテナ素子１１から第２アンテナ素子１２への結合と、第２アンテナ素子１２から第１アンテナ素子１１への結合のどちらも同相となる。このため、個々のアンテナが結合して、１つの大きなアンテナとして動作し、アンテナ体積が拡大することになり、放射効率が拡大する。また、伝送線路の長さの違いで生じる遅延線の損失が小さくなる。
【００２２】
図５及び図６のＤ１，Ｄ２について、別の例について説明する。次に示す式のように設定してもよい。
Ｄ１＝（１／４＋ｍ′）λ０
Ｄ２＝（１／４＋ｎ′）λ０
ここで、ｍ′は０以上の整数であり、ｎ′は０以上の整数である。λ０はアンテナ装置で送信又は受信を行う中心周波数の波長である。
この例の場合には、ｍ′＝ｎ′＝０が最も望ましい。
この例のように設定した場合には、第１アンテナ素子１１から第２アンテナ素子１２への結合は同相になり、第２アンテナ素子１２から第１アンテナ素子１１への結合は逆相になる。従って、第１アンテナ素子１１から第２アンテナ素子１２へ向かう放射指向性が強くなる。
【００２３】
図５及び図６のＤ１，Ｄ２について、さらに別の例について説明する。次に示す式のように設定してもよい。
Ｄ１＝（３／４＋ｍ′）λ０
Ｄ２＝（１／４＋ｎ′）λ０
ここで、ｍ′は０以上の整数であり、ｎ′は０以上の整数である。λ０はアンテナ装置で送信又は受信を行う中心周波数の波長である。
この例の場合には、ｍ′＝ｎ′＝０が最も望ましい。
この例のように設定した場合には、第１アンテナ素子１１から第２アンテナ素子１２への結合は逆相になり、第２アンテナ素子１２から第１アンテナ素子１１への結合は同相になる。従って、第２アンテナ素子１２から第１アンテナ素子１１へ向かう放射指向性が強くなる。
【００２４】
これらの各例から判るように、２つのアンテナ素子の距離Ｄ１と遅延線の距離Ｄ２を任意にコントロールすることで、所望の指向性と放射効率に調整することが可能となる。
【００２５】
［１．６  例２のアンテナの別の配置例］
図７及び図８は、図３に示したアンテナ装置を、接地電位部であるＧＮＤ面１７の端面に配置した例である。図８は図７のアンテナ素子部分を拡大して示した図である。
図７及び図８に示したアンテナ装置の構成の概要を説明すると、第１アンテナ素子１１′と、第２アンテナ素子１２′とを、所定の距離だけ離して、接地電位部であるＧＮＤ面１７の端辺１７ａに配置する。各アンテナ素子１１′，１２′を平行に伸ばす方向と、端辺１７ａとを平行にする。さらに。各アンテナ素子１１′，１２′を端辺１７ａから離す高さ方向を、ＧＮＤ面１７の面として広がっている方向と平行とする。第１アンテナ素子１１′と第２アンテナ素子１２′との設置状態、及びそれぞれのアンテナ素子に接続される伝送線路の構成については、例えば、図５及び図６などで説明した構成が適用される。
【００２６】
図７及び図８を参照して、具体的な構成例について説明する。この例では、アンテナ装置で送信又は受信を行う周波数の中心周波数が２ＧＨｚの場合における、１つの例として各部の寸法を示してある。
図７に示すように、接地電位部であるＧＮＤ面１７は、縦方向の長さＶ１を約１９０ｍｍとしてあり、横方向の長さＨ１を約３００ｍｍとしてある。このＧＮＤ面１７のサイズは、例えばノート型パーソナルコンピュータ装置に搭載される基板のサイズを想定している。
【００２７】
そして図７に示すように、ＧＮＤ面１７の端辺１７ａに、第１アンテナ素子１１′と第２アンテナ素子１２′とが、先端側が近接して向き合った状態で、所定の距離だけ離して、接地電位部であるＧＮＤ面１７の端辺１７ａに配置してある。各アンテナ素子１１′，１２′を平行に伸ばす方向と、端辺１７ａとは平行にしてある。各アンテナ素子１１′，１２′の長さＬａ（図８）は、約３８ｍｍとしてある。給電点１１ａ，１２ａから接続導体１１ｂ，１２ｂが端辺１７ａと平行に伸びた長さＬｂは、約８．５ｍｍとしてある。
【００２８】
各アンテナ素子１１′，１２′を端辺１７ａから離す高さ方向は、ＧＮＤ面１７の面として広がっている方向と平行としてある。このアンテナ素子１１′，１２′を端辺１７ａから離す高さＨａ（図８）は、約５ｍｍとしてある。
図８に拡大して示すように、各アンテナ素子１１′，１２′を構成する素材は、厚さＴａが約０．１ｍｍで、幅Ｔｂが約２ｍｍの線材を使用してある。
さらに、接続導体１１ｂ，１２ｂを含んだ各アンテナ素子１１′，１２′の長さＤａ（図８）を、約１０２ｍｍとしてある。このＤａは、２つのアンテナ素子１１′，１２′の先端間の距離を含んだ長さである。
なお、図８ではアンテナ素子１１′，１２′の内の一方の長さ，高さ、厚さ，幅だけを示してあるが、２つのアンテナ素子１１′，１２′でこれらの値は同じとしてある。
各アンテナ素子１１′，１２′に接続される伝送線路と分配回路の構成については、例えば、図５及び図６などで説明した構成が適用される。
【００２９】
［１．７  図７の構成の特性例］
次に、図７及び図８の構成のアンテナ装置の放射特性例を、図９，図１０，図１１に示す。
図９は、スミスチャートで示した特性である。特性Ｓ１１は、第１アンテナ素子１１′だけを配置したアンテナ装置の放射特性であり、特性Ｃ１１は、図７に示すように２つのアンテナ素子１１′，１２′を備えた構成の場合の放射特性である。
図１０は、リターンロス特性として示したものであり、２ＧＨｚを中心として１．３ＧＨｚから２．８ＧＨｚまでの特性を示している。特性Ｓ１２は、第１アンテナ素子１１′だけを配置したアンテナ装置のリターンロス特性であり、特性Ｃ１２は、図７に示すように２つのアンテナ素子１１′，１２′を備えた構成の場合のリターンロス特性である。
図１１は、放射効率特性として示したものであり、２ＧＨｚを中心として１．３ＧＨｚから２．８ＧＨｚまでの特性を示している。特性Ｓ１３は、第１アンテナ素子１１′だけを配置したアンテナ装置の放射効率特性であり、特性Ｃ１３は、図７に示すように２つのアンテナ素子１１′，１２′を備えた構成の場合の放射効率特性である。
図１１の放射効率特性から判るように、２つのアンテナ素子１１′，１２′を備えた本実施の形態の例の構成の方が、１本のアンテナ素子だけの場合に比べて、放射効率特性が良くなっている。
【００３０】
［２．第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態の例を、図１２〜図１６を参照して説明する。この図１２〜図１６において、既に説明した第１の実施の形態に対応する部分には同一符号を付す。
この第２の実施の形態においては、図１に示した分配回路１３の代わりに、９０°移相器であるハイブリッド回路を接続した例である。
【００３１】
［２．１  アンテナ装置の構成］
図１２は、本実施の形態のアンテナ装置を備えた通信装置の構成例を示した図である。
このアンテナ装置の構成の概要を説明すると、第１アンテナ素子１１と、第２アンテナ素子１２とを備える。第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１２とは、それぞれ別の伝送線路１５，１６で、９０°ハイブリッド回路２３に接続してある。第１アンテナ素子１１と９０°ハイブリッド回路２３を接続する伝送線路１５と、第２アンテナ素子１２と９０°ハイブリッド回路２３を接続する伝送線路１６との長さを変えて一方の伝送線路で遅延処理を行うようにした。９０°ハイブリッド回路２３は、それぞれのアンテナ素子１１，１２が接続される２つのポートの入力インピーダンス及び／又は位相を所定状態に設定したものである。
【００３２】
次に、図１２を参照して、具体的な構成について説明する。
通信装置２０は、例えば数百ＭＨｚから数ＧＨｚの周波数帯域で無線通信を行う無線通信装置であり、その通信装置２０に取り付けられたアンテナ装置として、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１２とを備える。各アンテナ素子１１，１２の配置例については、ここでは第１の実施の形態で図１，図２などで説明した構成をそのまま適用する。
【００３３】
そして、第１アンテナ素子１１は、第１アンテナ素子１１の給電点１１ａを、伝送線路１５を介して９０°ハイブリッド回路２３に接続してある。第２アンテナ素子１２は、第２アンテナ素子１２の給電点１２ａを、伝送線路１６を介して９０°ハイブリッド回路２３に接続してある。伝送線路１５と伝送線路１６は長さを変えてあり、伝送線路１６が遅延線路として機能するようにしてある点についても、第１の実施の形態と同様である。但し遅延線路の長さは第１の実施の形態で説明した長さと同じであるとは限らない。
【００３４】
９０°ハイブリッド回路２３は、２つの給電ポート２１，２２と接続させた構成としてあり、例えば、それぞれの給電ポート２１，２２をそれぞれ別の通信回路と接続させる。
図１３は、９０°ハイブリッド回路２３の構成の一例を示した図である。ここでは、配線基板上の導電体パターン２４で９０°ハイブリッド回路２３を構成させてあり、第１ポート２３ａと第２ポート２３ｂと第３ポート２３ｃと第４ポート２３ｄを備える。導電体パターン２４を配置した基板の横方向の長さＬ１１を約７０ｍｍとし、縦方向の長さＬ１２を約６８ｍｍとする。
第１〜第４ポート２３ａ〜２３ｄは、四角形状に接続した導電体パターン２４で隣接するポートと接続させた構成としてある。例えば、第１ポート２３ａは伝送線路１５を介して第１アンテナ素子１１と接続してあり、第２ポート２３ｂは伝送線路１６を介して第２アンテナ素子１２と接続してある。また、第３ポート２３ｃは給電ポート２１と接続してあり、第４ポート２３ｄは給電ポート２２と接続してある。
【００３５】
このような導電体パターン２４で４つのポート２３ａ〜２３ｄが接続された９０°ハイブリッド回路２３を用意することで、２つのアンテナ素子１１，１２からの信号に対して、ある周波数で９０°位相差を与えて合成することになる。さらに、その合成信号を、９０°位相差で第３ポート２３ｃと第４ポート２３ｄとに得ることになる。
さらに、アンテナ素子として、ある２つの周波数（例えば８００ＭＨｚと２ＧＨｚ）で動作するものを用いることにより、当該２つの周波数にて９０°位相差を与えて合成すると共に、９０°位相差で取り出すことになる。
【００３６】
９０°ハイブリッド回路２３が９０°移相器である場合には、その９０°ハイブリッド回路２３の４つのポート２３ａ〜２３ｄの信号をＳ行列で示すと、以下のようになる。
【００３７】
【数１】
2011083712.tif 000003
【００３８】
［２．２  特性例］
図１４は、９０°ハイブリッド回路２３の第３ポート２３ｃ及び第４ポート２３ｄに得られる信号（即ち給電ポート２１，２２に得られる信号）の周波数特性例を示したものである。破線の特性Ｓ２１は、１つの第１アンテナ素子１１だけを使用した場合の特性を参考に示したものであり、実線の特性Ｓ１２が、第３ポート２３ｃ及び第４ポート２３ｄに得られる信号である。
この図１４に示した特性Ｓ１２から判るように、複数の周波数帯域で広帯域化が図られていることが判る。図１４の例では、例えば８００ＭＨｚ帯と２ＧＨｚ帯で広帯域化が図られている。
【００３９】
また、第３ポート２３ｃに得られる信号と、第４ポート２３ｄに得られる信号とでは、ダイバーシティ効果も有する。即ち、例えば図１５は、第３ポート２３ｃに得られる信号の放射パターン（Ｘ−Ｙ平面）の例であり、図１６は、第４ポート２３ｄに得られる信号の放射パターンの例である。この図１５のパターンと図１６のパターンを比較すると判るように、所定角度シフトした状態であり、異なる方向に感度を持つことが判る。
従って、第３ポート２３ｃに得られる信号を、給電ポート２１から通信回路に供給して受信される信号と、第４ポート２３ｄに得られる信号を、給電ポート２２から通信回路に供給して受信される信号とでは、空間ダイバーシティ効果が得られる。
【００４０】
なお、９０°ハイブリッド回路２３は、２つの周波数などの複数の周波数に対して、約９０°の位相差を持たせるように構成してもよい。
【００４１】
［３．第３の実施の形態］
以下、本発明の第３の実施の形態の例を、図１７〜図１９を参照して説明する。この図１７〜図１９において、既に説明した第１，第２の実施の形態に対応する部分には同一符号を付す。
この第３の実施の形態においては、図１２に示した９０°ハイブリッド回路２３の代わりに、１８０°移相器であるハイブリッド回路を接続した例である。
【００４２】
［３．１  アンテナ装置の構成］
図１７は、本実施の形態のアンテナ装置を備えた通信装置の構成例を示した図である。
このアンテナ装置の構成の概要を説明すると、第１アンテナ素子１１と、第２アンテナ素子１２とを備える。第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１２とは、それぞれ別の伝送線路１５，１６で、１８０°ハイブリッド回路３３に接続してある。第１アンテナ素子１１と１８０°ハイブリッド回路３３を接続する伝送線路１５と、第２アンテナ素子１２と１８０°ハイブリッド回路３３を接続する伝送線路１６との長さを変えて一方の伝送線路で遅延処理を行うようにした。
【００４３】
次に、図１７を参照して、具体的な構成について説明する。
通信装置３０は、例えば数百ＭＨｚから数ＧＨｚの周波数帯域で無線通信を行う無線通信装置であり、その通信装置３０に取り付けられたアンテナ装置として、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１２とを備える。各アンテナ素子１１，１２の配置例については、ここでは第１の実施の形態で図１，図２などで説明した構成をそのまま適用する。
【００４４】
そして、第１アンテナ素子１１は、第１アンテナ素子１１の給電点１１ａを、伝送線路１５を介して１８０°ハイブリッド回路３３に接続してある。第２アンテナ素子１２は、第２アンテナ素子１２の給電点１２ａを、伝送線路１６を介して１８０°ハイブリッド回路３３に接続してある。伝送線路１５と伝送線路１６は長さを変えてあり、伝送線路１６が遅延線路として機能するようにしてある点についても、第１の実施の形態と同様である。但し遅延線路の長さは第１の実施の形態で説明した長さと同じであるとは限らない。
【００４５】
１８０°ハイブリッド回路３３は、２つの給電ポート３１，３２と接続させた構成としてあり、例えば、それぞれの給電ポート３１，３２をそれぞれ別の通信回路と接続させる。
図１８は、１８０°ハイブリッド回路３３の構成の一例を示した図である。ここでは、配線基板上の導電体パターン３４で１８０°ハイブリッド回路３３を構成させてあり、第１ポート３３ａと第２ポート３３ｂと第３ポート３３ｃと第４ポート３３ｄを備える。導電体パターン３４を配置した基板の横方向の長さＬ３１を約７３ｍｍとし、縦方向の長さＬ３２を約６５ｍｍとする。
【００４６】
第１〜第４ポート３３ａ〜３３ｄは、四角形状に接続した導電体パターン３４で隣接するポートと接続させた構成としてあるが、第３ポート３３ｃと第４ポート３３ｄとの間にはメアンダ部３４ａを設けてある。この導電体パターン３４の形状は一例であり、その他のパターン形状としてもよい。
第１ポート３３ａは伝送線路１５を介して第１アンテナ素子１１と接続してあり、第２ポート３３ｂは伝送線路１６を介して第２アンテナ素子１２と接続してある。また、第３ポート３３ｃは給電ポート３１と接続してあり、第４ポート３３ｄは給電ポート３２と接続してある。
【００４７】
このような導電体パターン３４で４つのポート３３ａ〜３３ｄが接続された１８０°ハイブリッド回路３３を用意することで、２つのアンテナ素子１１，１２からの信号に対して、ある周波数で１８０°位相差を与えて合成することになる。さらに、その合成信号を、１８０°位相差で第３ポート３３ｃと第４ポート３３ｄとに得ることになる。
さらに、アンテナ素子として、ある２つの周波数（例えば８００ＭＨｚと２ＧＨｚ）で動作するものを用いることにより、当該２つの周波数にて、１８０°位相差を与えて合成すると共に、１８０°位相差で取り出すことになる。
【００４８】
１８０°ハイブリッド回路３３が１８０°移相器である場合には、その１８０°ハイブリッド回路３３の４つのポート３３ａ〜３３ｄの信号をＳ行列で示すと、以下のようになる。
【００４９】
【数２】
2011083712.tif 000004
【００５０】
［３．２  特性例］
図１９は、１８０°ハイブリッド回路３３の第３ポート３３ｃ及び第４ポート３３ｄに得られる信号（即ち給電ポート３１，３２に得られる信号）の周波数特性例を示したものである。破線の特性Ｓ３１は、１つの第１アンテナ素子１１だけを使用した場合の特性を参考に示したものであり、実線の特性Ｓ３２が、第３ポート３３ｃ及び第４ポート３３ｄに得られる信号である。
この図１９に示した特性Ｓ３２から判るように、複数の周波数帯域で広帯域化が図られていることが判る。図１９の例では、例えば８００ＭＨｚ帯と２ＧＨｚ帯で広帯域化が図られている。なお、周波数特性だけを見た場合、図１４の９０°ハイブリッド回路２３と図１９の１８０°ハイブリッド回路３３は同じ特性である。
【００５１】
また、第３ポート３３ｃに得られる信号と、第４ポート３３ｄに得られる信号とでは、ダイバーシティ効果も有する。但し、位相差１８０°であるので、図１５および図１６の９０°位相差の例とは放射パターンが異なる。
【００５２】
なお、１８０°ハイブリッド回路３３は、２つの周波数などの複数の周波数に対して、約１８０°の位相差を持たせるように構成してもよい。
【００５３】
［４．変形例］
上述した第２及び第３の実施の形態では、伝送線路１５，１６の内の一方を遅延線路とした上で、９０°ハイブリッド回路２３又は１８０°ハイブリッド回路３３を接続したが、伝送線路１５，１６は同じ長さとしてもよい。即ち、９０°ハイブリッド回路２３や１８０°ハイブリッド回路３３だけの調整で、広帯域化やダイバーシティの効果を得るようにしてもよい。また、第２及び第３の実施の形態では、２つの給電ポートを設けて、ダイバーシティ受信が行える構成としたが、ダイバーシティ受信が不要である場合には、１つの給電ポートを設けるだけでよい。
【００５４】
また、ここまでの説明では、それぞれの実施の形態で、遅延線路やハイブリッド回路で位相を調整すると説明したが、アンテナ素子の入力インピーダンスを調整するようにしてもよい。即ち、遅延線路で入力インピーダンスと位相のいずれか一方又は双方を調整して、広帯域化を図る構成としてもよい。或いは、９０°ハイブリッド回路２３又は１８０°ハイブリッド回路３３で、入力インピーダンスと位相のいずれか一方又は双方を調整して、広帯域化を図る構成としてもよい。
【００５５】
また、第１，第２のアンテナ素子は、逆Ｆアンテナを例として説明したが、その他の方式のアンテナ素子を適用してもよい。この場合、第１及び第２のアンテナ素子のインピーダンスが同じ周波数特性を有するものを使用する場合の他に、第１及び第２のアンテナ素子のインピーダンスが異なる周波数特性を有する構成としてもよい。
【００５６】
また、各実施の形態の例で説明した特性の算出に使用した中心周波数は、アンテナ装置で使用する周波数帯の完全に中心になる周波数でなくても良く、ほぼ中心となる周波数でよい。或いは、例えばアンテナ装置で送信又は受信を行う代表となる周波数でもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０…通信装置、１１，１１′…第１アンテナ素子、１１ａ…給電点、１１ｂ…接続導体、１１ｃ…電流分布最大箇所、１２，１２′…第２アンテナ素子、１２ａ…給電点、１２ｂ…接続導体、１２ｃ…電流分布最大箇所、１３…分配回路、１４…給電ポート、１５…伝送線路、１６…伝送線路（遅延線路）、１７…ＧＮＤ面、１７ａ…端辺、２０…通信装置、２１…給電ポート、２２…給電ポート、２３…９０°ハイブリッド回路、２４…導電体パターン、３０…通信装置、３１…給電ポート、３２…給電ポート、３３…１８０°ハイブリッド回路、３４…導電体パターン、３４ａ…メアンダ部
【図１】
2011083712.tif 000005
【図２】
2011083712.tif 000006
【図３】
2011083712.tif 000007
【図４】
2011083712.tif 000008
【図５】
2011083712.tif 000009
【図６】
2011083712.tif 000010
【図７】
2011083712.tif 000011
【図８】
2011083712.tif 000012
【図９】
2011083712.tif 000013
【図１０】
2011083712.tif 000014
【図１１】
2011083712.tif 000015
【図１２】
2011083712.tif 000016
【図１３】
2011083712.tif 000017
【図１４】
2011083712.tif 000018
【図１５】
2011083712.tif 000019
【図１６】
2011083712.tif 000020
【図１７】
2011083712.tif 000021
【図１８】
2011083712.tif 000022
【図１９】
2011083712.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成23年6月3日(2011.6.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のアンテナ素子と、
第２のアンテナ素子と、
前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子とがそれぞれ別の伝送線路を介して接続される分岐回路とを有し、
前記第１のアンテナ素子と前記分岐回路を接続する伝送線路と、前記第２のアンテナ素子と前記分岐回路を接続する伝送線路との長さを変えて一方の伝送線路で遅延処理を行うことで、前記第１及び第２のアンテナ素子の入力インピーダンス及び／又は位相を調整して、前記第１及び第２のアンテナ素子単独でのアンテナ特性よりも広帯域な特性となるようにし、
前記第１のアンテナ素子の電流分布における絶対値が最大になる箇所と、前記第２のアンテナ素子の電流分布における絶対値が最大になる箇所との間の距離をアンテナ間距離とし、前記２つの伝送線路の長さの違いにより生じる遅延線の長さを遅延線距離としたとき、
前記アンテナ間距離と前記遅延線距離の差の絶対値は、アンテナ装置で送信又は受信を行う周波数の波長の０以上の整数倍と等しくし、
前記アンテナ間距離と前記遅延線距離を加算した値は、アンテナ装置で送信又は受信を行うほぼ中心周波数の波長の１以上の整数倍と等しくした
アンテナ装置。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記分岐回路として、前記それぞれのアンテナ素子が接続される２つのポートの入力インピーダンス及び／又は位相を所定状態に設定したハイブリッド回路として構成した
請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記分岐回路として、通信回路に接続されるポートとして２つのポートを備えたハイブリッド回路として構成し、
前記通信回路に接続される２つのポートに得られる受信信号として、ダイバーシティ特性を有する
請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記分岐回路として、前記それぞれのアンテナ素子が接続される２つのポートの入力インピーダンス及び／又は位相を所定状態に設定すると共に、通信回路に接続されるポートとして２つのポートを備えたハイブリッド回路として構成し、
前記通信回路に接続される２つのポートに得られる受信信号として、ダイバーシティ特性を有する
請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記ハイブリッド回路は、第１の周波数に対して約９０°の位相差を与える
請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記ハイブリッド回路は、第１の周波数に対して約１８０°の位相差を与える
請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記ハイブリッド回路は、第１の周波数に対して約９０°の位相差を与えると共に、第２の周波数に対しても約９０°の位相差を与える
請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記ハイブリッド回路は、第１の周波数に対して約１８０°の位相差を与えると共に、第２の周波数に対しても約１８０°の位相差を与える
請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記第１及び第２のアンテナ素子のインピーダンスが同じ周波数特性を有する
請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
前記第１及び第２のアンテナ素子のインピーダンスが異なる周波数特性を有する
請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
アンテナ装置を有する通信装置であって、
前記アンテナ装置として、
第１のアンテナ素子と、
第２のアンテナ素子と、
前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子とがそれぞれ別の伝送線路を介して接続される分岐回路とを有し、
前記第１のアンテナ素子と前記分岐回路を接続する伝送線路と、前記第２のアンテナ素子と前記分岐回路を接続する伝送線路との長さを変えて一方の伝送線路で遅延処理を行うことで、前記第１及び第２のアンテナ素子の入力インピーダンス及び／又は位相を調整して、前記第１及び第２のアンテナ素子単独でのアンテナ特性よりも広帯域な特性となるようにし、
前記第１のアンテナ素子の電流分布における絶対値が最大になる箇所と、前記第２のアンテナ素子の電流分布における絶対値が最大になる箇所との間の距離をアンテナ間距離とし、前記２つの伝送線路の長さの違いにより生じる遅延線の長さを遅延線距離としたとき、
前記アンテナ間距離と前記遅延線距離の差の絶対値は、アンテナ装置で送信又は受信を行う周波数の波長の０以上の整数倍と等しくし、
前記アンテナ間距離と前記遅延線距離を加算した値は、アンテナ装置で送信又は受信を行うほぼ中心周波数の波長の１以上の整数倍と等しくした
通信装置。
【請求項１３】
（削除）
【国際調査報告】
2011083712.tif 000024
2011083712.tif 000025
2011083712.tif 000026
2011083712.tif 000027